栅氧生长方法
【专利摘要】本发明公开了一种栅氧生长方法，包括如下步骤：将需要进行栅氧生长的圆片放入反应室内，通入氧气使得所述圆片置于氧气氛围下，接着对所述圆片进行升温直至温度升高至工艺温度；保持温度为工艺温度并维持氧气的通入，开始通入DCE使得所述圆片置于氧气和DCE的混合氛围下；保持温度为工艺温度并维持氧气和DCE的通入，开始通入氢气直至栅氧生长完成；关闭DCE、氢气和氧气的通入，开始通入氮气直至圆片降温至非工艺温度。这种栅氧生长方法通过添加含有Cl的气体DCE，在栅氧生长的步骤中，DCE由于热氧化而生成的Cl起了O与Si反应的催化剂的作用，从而大大提高了氧化速率。这种栅氧生长方法，相对于传统的干法氧化法，生产效率较高。
【专利说明】栅氧生长方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造加工领域，尤其涉及一种栅氧生长方法。
【背景技术】
[0002]传统的在圆片表面生长栅氧时，一般采用干法氧化同时通HCl或DCE (二氯乙烯，C2H2Cl2)的方法，此方法简单且质量较好，适用于普遍的CMOS产品。
[0003]然而，在功率器件的开发过程中，经常会需要形成膜厚较厚的栅氧。如果采用传统的栅氧生长方法，则工艺时间太长，从而大大降低生产效率。
【发明内容】
[0004]基于此，有必要提供一种生产效率较高的栅氧生长方法。
[0005]一种栅氧生长方法，包括如下步骤:
[0006]步骤一、将需要进行栅氧生长的圆片放入反应室内，通入氧气使得所述圆片置于氧气氛围下，接着对所述圆片进行升温直至温度升高至工艺温度；
[0007]步骤二、保持温度为工艺温度并维持氧气的通入，开始通入DCE使得所述圆片置于氧气和DCE的混合氛围下；
[0008]步骤三、保持温度为工艺温度并维持氧气和DCE的通入，开始通入氢气直至栅氧生长完成；
[0009]步骤四、关闭DCE、氢气和氧气的通入，并开始通入氮气直至所述圆片降温至非工艺温度。
[0010]在一个实施例中，步骤二中，DCE的流量为200CC?400cc，氧气的流量为5000cc ?13000cc。
[0011]在一个实施例中，步骤三中，DCE的流量为200CC?400cc，氧气的流量为5000cc ?13000cc,氧气的流量为 6000cc ?15000cc。
[0012]在一个实施例中，步骤三中，DCE的流量为320cc，氧气的流量为7000cc，氢气的流量为 13000cc。
[0013]在一个实施例中，步骤一、步骤二和步骤三中，工艺温度为850°C?1000°C。
[0014]在一个实施例中，步骤四中，非工艺温度为700°C?850°C。
[0015]这种栅氧生长方法通过添加含有Cl的气体DCE(二氯乙烯)，在栅氧生长的步骤中，DCE由于热氧化而生成的Cl会积累在S1-S12界面附近，Cl与Si反应生成氯硅化物，氯硅化物稳定性差，在有氧的情况下易转变成S12,因此，Cl起了 O与Si反应的催化剂的作用，从而大大提高了氧化速率。这种栅氧生长方法，相对于传统的干法氧化法，生产效率较高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为一实施方式的栅氧生长方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0018]如图1所示，一实施方式的栅氧生长方法，包括如下步骤:
[0019]S10、将需要进行栅氧生长的圆片放入反应室内，通入氧气使得圆片置于氧气氛围下，接着对圆片进行升温直至温度升高至工艺温度。
[0020]圆片可以直接购买得到，也可以自行加工得到。
[0021]氧气的流量采用常规值即可，一般而言，也可以不加特别限制，只要能够使得圆片最后置于氧气氛围下即可。
[0022]工艺温度指设备进行栅氧生长作业时的温度，根据不同厂商设置可能会有所差异，一般可以选择850°C?1000°C。
[0023]S20、保持温度为工艺温度并维持氧气的通入，开始通入DCE使得圆片置于氧气和DCE的混合氛围下。
[0024]工艺温度指设备进行栅氧生长作业时的温度，根据不同厂商设置可能会有所差异，一般可以选择850°C?1000°C。
[0025]S20中，氧气流量和DCE流量均可以不做特殊限制，基本上只要保证最后使得圆片处于氧气和DCE的混合氛围下既可以。
[0026]本实施方式中，氧气的流量为5000cc?13000cc，DCE的流量为200cc?400cc。
[0027]S30、保持温度为工艺温度并维持氧气和DCE的通入，开始通入氢气直至栅氧生长完成。
[0028]工艺温度指设备进行栅氧生长作业时的温度，根据不同厂商设置可能会有所差异，一般可以选择850°C?1000°C。
[0029]S30中，DCE的流量为200cc?400cc，氧气的流量为5000cc?13000cc，氢气的流量为 6000cc ?15000cc。
[0030]具体的，本实施方式中，DCE的流量为320cc，氧气的流量为7000cc，氢气的流量为13000cco
[0031]栅氧生长过程中，DCE由于热氧化而生成的Cl会积累在S1-S12界面附近，Cl与Si反应生成氯硅化物，氯硅化物稳定性差，在有氧的情况下易转变成S12,因此，Cl起了 O与Si反应的催化剂的作用，从而大大提高了氧化速率。
[0032]此外，氢气氧化后生成的水也起到加速氧化的作用，热氧化过程中掺入Cl会使氧化层中含有一定量的Cl离子，Cl离子与Na离子反应，生成NaCl，从而可以减少Na离子沾污，钝化S12中Na离子的活性，抑制或消除热氧化缺陷，改善击穿特性，提高半导体器件的可靠性和稳定性。
[0033]具体反应方程式如下:
[0034]2C2H2Cl2+302 — 2H20+4C02+2C12 ；
[0035]Cl2+Si — SiCl4 ；
[0036]SiCl4+02 — Si02+2C12 ；
[0037]2H2+02 — H2O ；
[0038]2H20+Si — Si02+2H2 ；
[0039]Si+02 — S12 ;
[0040]CF+Na+ — NaCl。
[0041]栅氧生长终点时间需要根据需要的厚度来定，一般情况为了得到所需要的厚度，都是需要经过若干次试验来调整并获得精确的工艺时间。
[0042]S40、关闭DCE、氢气和氧气的通入，并开始通入氮气直至圆片降温至非工艺温度。
[0043]S40中，通入氮气，使得圆片在氮气氛围下降温，避免圆片继续氧化或受到沾污。
[0044]这里的非工艺温度指设备不进行栅氧生长作业时的温度，一般为700°C?850°C。
[0045]这种栅氧生长方法通过添加含有Cl的气体DCE，在栅氧生长的步骤中，DCE由于热氧化而生成的Cl会积累在S1-S12界面附近，Cl与Si反应生成氯硅化物，氯硅化物稳定性差，在有氧的情况下易转变成S12，因此，Cl起了 O与Si反应的催化剂的作用，从而大大提高了氧化速率。这种栅氧生长方法，相对于传统的干法氧化法，生产效率较高。
[0046]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种栅氧生长方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、将需要进行栅氧生长的圆片放入反应室内，通入氧气使得所述圆片置于氧气氛围下，接着对所述圆片进行升温直至温度升高至工艺温度； 步骤二、保持温度为工艺温度并维持氧气的通入，开始通入DCE使得所述圆片置于氧气和DCE的混合氛围下； 步骤三、保持温度为工艺温度并维持氧气和DCE的通入，开始通入氢气直至栅氧生长完成; 步骤四、关闭DCE、氢气和氧气的通入，并开始通入氮气直至所述圆片降温至非工艺温度。
2.根据权利要求1所述的栅氧生长方法，其特征在于，步骤二中，DCE的流量为200cc ?400cc,氧气的流量为 5000cc ?13000cc。
3.根据权利要求1所述的栅氧生长方法，其特征在于，步骤三中，DCE的流量为200cc?400cc,氧气的流量为5000cc?13000cc,氧气的流量为6000cc?15000cc。
4.根据权利要求3所述的栅氧生长方法，其特征在于，步骤三中，DCE的流量为320cc，氧气的流量为7000cc，氢气的流量为13000cc。
5.根据权利要求1所述的栅氧生长方法，其特征在于，步骤一、步骤二和步骤三中，工艺温度为850°C?1000°C。
6.根据权利要求1所述的栅氧生长方法，其特征在于，步骤四中，非工艺温度为700。。?850。。。
【文档编号】H01L21/285GK104517825SQ201310450743
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】白晓娜, 王根毅 申请人:无锡华润上华半导体有限公司